package sort;

import java.util.Arrays;

/**
 * 三刷排序
 */
public class SortingAlgorithm {
    // 通用交换函数
    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }

    // 1.插入排序
    public static void insertSort(int[] arr) {
        // 思路：从第二个位置开始向后找插入位置
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            int j = i - 1;
            int val = arr[i];
            for (; j >= 0; j--) {
                // 找位置
                if (val < arr[j]) {
                    // 没找到插入位置，继续找，同时挪动元素
                    arr[j + 1] = arr[j];
                } else {
                    // 找到插入位置
                    break;
                }
            }
            // 插入元素
            arr[j + 1] = val;
        }
    }

    // 2.希尔排序

    // 3.直接选择排序
    public static void selectSort(int[] arr) {
        // 思路：比如拍大序，每次在后面的序列里找出一个最小的
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[minIndex] > arr[j]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(arr, minIndex, i);
        }
    }

    // 4.冒泡排序
    public static void bubbleSort(int[] arr) {
        // 冒泡的轮次
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            // 每轮比较的次数
            boolean flag = true;
            for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                    flag = false;
                }
            }
            // 优化
            if (flag) {
                break;
            }
        }
    }

    // 5.快速排序
    public static void quickSort(int[] arr) {
        quick(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    private static void quick(int[] arr, int start, int end) {
        if (start >= end) {
            return;
        }
        int pivotIndex = partition2(arr, start, end);
        quick(arr, start, pivotIndex);
        quick(arr, pivotIndex + 1, end);
    }

    // hoare 法
    private static int partition(int[] arr, int start, int end) {
        // 确认基准值
        int pivot = arr[start];
        int i = start;

        while (start < end) {
            while (start < end && arr[end] >= pivot) {
                end--;
            }
            while (start < end && arr[start] <= pivot) {
                start++;
            }
            swap(arr, start, end);
        }
        swap(arr, i, start);
        return start;
    }

    // 挖坑法
    private static int partition2(int[] arr, int start, int end) {
        int pivot = arr[start];
        while (start < end) {
            while (start < end && arr[end] >= pivot) {
                end--;
            }
            // 入坑
            arr[start] = arr[end];
            while (start < end && arr[start] <= pivot) {
                start++;
            }
            // 入坑
            arr[end] = arr[start];
        }
        arr[start] = pivot;
        return start;
    }

    // 6.归并排序
    public static void mergeSort(int[] arr) {
        mergeFunction(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    private static void mergeFunction(int[] arr, int start, int end) {
        if (start >= end) {
            return;
        }
        // 归
        int mid = (start + end) / 2;
        mergeFunction(arr, start, mid);
        mergeFunction(arr, mid + 1, end);
        // 并
        merge(arr, start, end);
    }

    private static void merge(int[] arr, int start, int end) {
        int index = 0;
        int len = end - start + 1;
        int[] tmp = new int[len];
        int mid = (start + end) / 2;

        int s1 = start;
        int s2 = mid + 1;
        while (s1 <= mid && s2 <= end) {
            if (arr[s1] < arr[s2]) {
                tmp[index++] = arr[s1++];
            } else {
                tmp[index++] = arr[s2++];
            }
        }
        // 排序未排序列
        while (s1 <= mid) {
            tmp[index++] = arr[s1++];
        }
        while (s2 <= end) {
            tmp[index++] = arr[s2++];
        }
        // 排序原数组
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            arr[i + start] = tmp[i];
        }
    }


    // 7.堆排序
    public static void heapSort(int[] arr) {
        // 1.向下调整建堆 (升序-》大根堆)
        int len = arr.length;
        for (int i = ((len - 1) - 1) / 2; i >= 0; i--) {
            shiftDown(arr, i, len);
        }

        // 2.堆首元素堆尾元素交换，向下调整排序
        while (len > 0) {
            swap(arr,0,len-1);
            shiftDown(arr,0,--len);
        }
    }

    // 向下调整（大根堆）
    private static void shiftDown(int[] arr, int parent, int len) {
        int childIndex = 2 * parent + 1;
        while (childIndex < len) {
            // 找到最大的孩子下标
            if (childIndex + 1 < len && arr[childIndex] < arr[childIndex + 1]) {
                childIndex++;
            }
            // 比较交换
            if (arr[childIndex] > arr[parent]) {
                swap(arr,childIndex,parent);
                // 继续向下调整
                parent = childIndex;
                childIndex = 2 * parent + 1;
            } else {
                break;
            }
        }
    }


    // 8.计数排序

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {8, 5, 2, 6, 1, 9, 0, 3, 4, 7};
//        insertSort(arr);
//        selectSort(arr);
//        bubbleSort(arr);
//        quickSort(arr);
//        mergeSort(arr);
        heapSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

    }

}
